地面多个运动目标成像及定位问题的研究

针对合成孔径雷达正侧视工作体制下多个独立运动目标成像以及定位问题进行了研究。对经提出的运用距离历程拟合方法估计单个目标运动参数的算法进行了修正,准确地估计了t=0时刻各个目标的坐标和两维速度。基于估计的运动参数,设计各个目标独立的匹配滤波器,同时对运动参数不同的多个独立目标进行成像,解决了以往多个独立运动目标成像中的一个目标清晰成像,其它目标则会模糊的问题。着重分析了目标运动参数估计的精度以及影响估计精度的因素。     

单天线SAR动目标的检测和聚焦

单天线SAR运动目标检测系统具有结构简单、算法容易实现等特点,它的运动目标检测性能的完善很有应用意义.首先建立了运动目标SAR回波模型,结合单天线SAR运动目标检测系统,提出了一种基于频域对称扰动的能够对具有方位向速度的运动目标检测的新方法,在详细分析运动目标散焦程度和方位向速度关系的基础上,给出了检测原理以及实现检测的方法.对检测到运动目标的距离门单元,提出了用基于图像域的偏移自聚焦算法估计动目标的调频率,进而完成运动目标在SAR图像上的聚焦成像.并用计算机仿真结果和实测数据验证了算法的有效性.     

机动目标距离徙动校正与检测算法

在机动目标的检测中,目标的速度、加速度会产生距离徙动和多普勒徙动的现象,影响机动目标的积累与检测性能。针对上述问题,提出一种基于频率轴反转变换与广义变尺度傅里叶变换的机动目标检测快速非搜索算法。首先在距离频域-方位时域利用频率轴反转变换校正距离徙动,回波信号变为线性调频信号;接着利用Wigner-Ville分布变换核与广义变尺度傅里叶变换对目标参数进行估计;最后在距离-多普勒域完成目标能量的积累。与现有方法相比,所提方法可以快速校正距离徙动,实现非搜索的目标参数估计,计算复杂度低。仿真实验表明,该方法可有效完成机动目标的检测与参数估计。     

单通道干涉相位无模糊估计快速动目标速度

为了解决合成孔径雷达-地面动目标检测系统中快速运动目标径向速度过大导致模糊的问题,提出一种基于单通道两视干涉相位无模糊估计方法。该方法首先在距离频率构造两视数据,再将两视数据进行干涉处理。利用两视干涉相位与方位慢时间的关系无模糊估计径向速度,该方法具有不受相位缠绕影响的优点。分析了所提算法在杂波背景和多目标情况下的应用,并研究了所提算法应用条件和最大不模糊速度。通过仿真和实测数据处理验证了所提方法的有效性。与基于包络的单通道方法对比分析,所提算法具有估计精度高和运算复杂度低的优点。     

存在强旁瓣目标的机载雷达地面运动目标检测

针对机载雷达进行地面运动目标检测时不可避免地要面对一些强旁瓣目标的情况下,提出了一种在强旁瓣目标环境下的运动目标检测算法,该算法在估计出强旁瓣目标频率的基础上利用最大似然方法估计运动目标的幅度来进行检测,可以有效地克服强旁瓣目标对地面目标检测的影响。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明了该算法的有效性。     

调频连续波SAR慢速动目标参数估计与成像

由于连续波合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）特有的工作方式,带来了不同的回波信号形式。首先分析了调频连续波（frequency modulated continuous wave, FMCW）SAR动目标回波信号模型,然后在补偿连续波SAR与脉冲式SAR不一致性的基础上,提出了一种基于Chirp Z变换校正动目标回波包络距离弯曲,Radon变换校正剩余距离走动,改进的离散Chirp傅里叶变换（modified discrete Chirp Fourier transform, M DCFT）搜索参数的新方法,动目标仿真数据处理验证了该方法参数估计的准确性和有效性。另外根据估计的参数对动目标成像取得了良好的聚焦效果。     

基于相位补偿和等效运动的太赫兹SAR运动目标成像方法

太赫兹合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)带宽大,能够对运动目标高分辨成像,但目标运动导致成像移位和模糊。针对不同的运动形式,分别提出基于相位补偿和等效运动的运动目标成像方法。首先分析不同运动参数对成像的影响,然后通过补偿相位和等效载机速度获得运动目标聚焦、背景模糊的图像。通过恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测和逆成像处理获得目标和背景分别聚焦的图像。最后对两幅图像进行叠加,实现了在静止背景上对运动目标的准确成像。不同信噪比条件下的电磁计算数据仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于发射分集的MIMO雷达相参信号处理方法

针对多个运动的慢起伏目标情况,研究了发射分集多入多出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的相参信号处理方法.提出了一种重复利用回波数据的目标参数估计算法.发射分集MIMO雷达的发射阵元间距满足空间分集条件,其接收端采用阵元间距为半波长的均匀线阵.按距离门对其回波信号进行脉压-Capon谱估计,可提取出各目标对应不同发射阵元的初步位置信息.然后利用回波数据及目标的初步位置信息,把同一目标对应不同发射阵元的脉压数据矢量经多普勒频移和相位补偿后相加,再进行Capon谱估计,获得高精度的目标方位角估计值.仿真结果表明,该算法可对雷达观测区域内的多个动目标进行高精度定位.     

机载SAR的地面运动目标成像处理

基于先进的高分辨率机载SAR数据,研究了地面单个和多个运动目标的高分辨率成像问题。利用频域滤波法将地面运动目标信号从杂波中分离出来,在距离频率-方位时间域进行距离走动和距离弯曲校正,并在距离-多普勒域完成运动目标成像。PGA方法被用来对单个运动目标作进一步的聚焦处理。在多目标环境下,提出一种改进的距离弯曲校正方法,并利用时频分析方法有效地解决了多个地面运动目标的成像问题。给出了SAR实际数据成像处理结果。     

基于参数估计的步进频ISAR成像运动补偿方法

分析了基于步进频雷达运动目标的回波信号模型,讨论了目标运动对ISAR成像的影响,针对当目标有速度或加速度时会造成高分辨距离像移位和畸变,并使二维像散焦的情况,提出了一种基于高斯包络线性调频信号自适应分解、高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵法的运动补偿算法。该算法利用高斯包络线性调频信号自适应分解得到回波多普勒调频率和目标运动的加速度,通过距离像移动对目标运动速度进行初估计,并用高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵准则提高目标速度及加速度的估计精度,然后进行运动补偿。该算法计算量小,估计精度高,仿真结果验证了它补偿效果好,能获得清晰的ISAR像。     

距离-速度同步欺骗干扰下的机动目标跟踪算法

研究了距离-速度同步拖引欺骗干扰下的机动目标跟踪问题。根据数字射频存储器及直接数字频率合成器产生的距离-速度同步拖引干扰原理,建立了距离-速度同步拖引干扰下的机动目标回波信号模型,利用接收机自动增益控制电压和目标个数的突变信息对信号进行欺骗干扰判决,当判断为距离-速度同步欺骗干扰时,采用正交匹配追踪方法识别出真实信号,最后利用扩展卡尔曼滤波方法对目标进行跟踪。仿真验证了该方法与魏格纳变换和魏格纳-霍夫变换相比具有较高的识别性能,并在机动条件下具有良好的跟踪效果。     

密集虚假运动目标生成方法

传统的合成孔径雷达地面运动目标指示(synthetic aperture radar ground moving target indication, SAR-GMTI)欺骗干扰技术, 使用两台协同干扰机, 能够生成逼真的虚假运动目标, 但当生成密集虚假运动目标时, 干扰机所需计算量太大, 无法满足电子战中实时生成干扰信号的要求。因此, 本文提出了一种密集虚假运动目标快速生成算法。该算法通过对双干扰机生成的虚假静止目标干扰信号进行复系数调制以控制虚假目标相位, 使其能够被双通道SAR-GMTI系统检测为运动目标; 然后结合SAR大场景欺骗干扰生成技术来生成密集虚假运动目标以降低运算量, 使其具备一定的工程可实现性。仿真实验验证了文中所提方法的有效性。     

基于幅度辅助的中国余数定理多目标多普勒频率估计算法

脉冲多普勒(pulsed Doppler, PD)雷达在低脉冲重复频率工作模式下,基于封闭式鲁棒中国余数定理(closed-form robust Chinese remainder theorem, CFRCRT)算法可以实现单目标多普勒频率快速且精确的估计,但由于多目标的频率余数与目标对应关系事先未知,往往对基于CFRCRT进行多目标多普勒频率估计带来困难。对此,基于幅度辅助利用聚类分析技术,提出频率余数分组匹配的方法,解决了基于CFRCRT多目标多普勒频率估计问题。针对频率余数分组匹配过程中,传统离散傅里叶变换的频谱泄露和栅栏效应导致匹配性能不高的问题,采用全相位离散傅里叶变换(all phase discrete Fourier transform, apDFT)实现高性能的频率余数分组匹配。理论分析和仿真结果表明,所提算法可以有效地实现PD雷达多目标多普勒频率估计。     

基于扩展Kalman滤波的运动目标距离/速度联合估计

通过对高频区运动目标的频域回波模型的分析,提出了一种基于高频区回波频域模型的非成像类参数化高分辨方法。该方法基于扩展卡尔曼滤波理论,通过对所建立的运动目标回波频域模型进行参数估计来获得目标距离高分辨。仿真结果证明,该方法回避了目标运动情况下成像类高分辨方法所必需的距离补偿问题,多散射点情况下在获得各散射点的距离高分辨的同时,可以获得目标运动参数的精确估计。     

基于HHT的高频雷达机动目标参数估计

针对高频雷达强杂波场景下的机动目标检测,提出了基于希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)的机动目标参数估计算法。该算法首先通过复数经验模态分解将回波分解为杂波和目标分量,然后计算目标分量的瞬时频率,获得频率随时间变化的HHT谱,最终利用线性拟合估计目标运动参数。该算法无需抑制杂波,可同时对多目标进行运动参数估计,有助于简化多目标运动补偿和检测流程。数据分析结果表明,该算法可以有效运用于对高频雷达机动目标速度和加速度的估计。     

对SAR-GMTI的二维单音调制散射波干扰

针对传统散射波干扰对多通道合成孔径雷达地面动目标指示(synthetic aper ture radar ground moving target indication, SAR-GMTI)成像位置固定、无法掩护特定位置处运动目标的问题,提出了基于二维单音调制的散射波复合干扰方法。该方法将截获到的雷达信号作距离向和方位向的移频调制,对干扰的位置利用线性调频信号的时频耦合特性进行控制,将干扰信号放大后照射到散射目标。从理论上推导出了对SAR-GMTI干扰成像结果的解析表达式,并对干扰性能做了详细分析。理论分析与仿真结果表明,所提方法可有效解决传统散射波干扰无法掩护特定位置处运动目标的问题,实现在固定干扰机下对干扰成像位置的灵活控制,并可通过对散射点的布置控制干扰密集度。即使在较大侦察误差下仍能实现对SAR-GMTI的干扰,对实际工程应用具有一定参考价值。     

融合常规运动目标和突然机动目标的图像跟踪系统

当舰载或机载光电传感器晃动、掉帧或者目标做复杂战术机动时,跟踪目标在相邻帧间会突然改变原来的运动轨迹,此时如何有效跟踪突然机动目标是一个难点问题。首先利用基于组合基于(speeded up robust features,SURF)特征描述子的二帧差分法进行背景差分,然后再利用卡尔曼滤波给出目标的预测位置,在以此为中心的搜索区域内用Mean shift跟踪方法寻找目标的最佳匹配,同时逐帧根据卡尔曼滤波的先验预测误差协方差判断目标是否出现机动。在检测到目标机动后,利用基于显著密度的高效子窗口搜索方法快速检测视场内的所有可疑目标,最后利用SURF算法进行特征匹配筛选出原始跟踪目标并返回目标位置,实现突然机动目标的自动可靠跟踪。仿真实验表明,新系统无论针对常规运动目标还是突然机动目标都能保证又快又准的跟踪效果。     

多聚焦图像融合中最佳小波分解层数的选取

小波变换作为一种十分有效的信号处理方法已被应用于多聚焦图像融合系统中。但其中需要解决的一个问题是最佳小波分解层数的选取。通过大量的实验 ,总结出基于小波分解子图像面积比和低频带均方根误差两个标准来确定最佳小波分解层数的方法。实验结果表明 ,无论是依据均方根误差、灰度平均误差、熵、空间频率等客观评价标准 ,还是视觉的主观评价 ,所提出的选取方法都是有效可行的     

基于单通道合成孔径雷达子图像的动目标检测性能分析

详细分析了基于单通道子图像的运动目标检测性能,给出了图像序列间协方差矩阵分解后特征值与运动目标速度间的关系。首先通过方位向的频谱划分获得单通道子孔径对应的子图像,再利用子孔径间协方差矩阵第二特征值对目标信号的敏感性实现运动目标的检测。详细推导了特征值与运动目标距离向速度的关系,并通过理论分析给出了协方差矩阵第二特征值的概率密度函数。最后,经过仿真实验给出了该方法的仿真结果与性能曲线。     

Novel method for ambiguity elimination in the LFMCW radar

1.INTRODUCTIONLFMCWradar has been widely used on platformssuch as missile,satellite and airplane due to its smallsize,light weight,si mple structure and high resolu-tion,as well as beingfree of distance blind zone[2,3].In most LFMCWradar systems,signals aretransmit-ted as multi-period LFMCW,and would be subject toFFT(fast Fourier transform)processing twice,thefirst for target distance,the second for target veloci-ty[1~3].However,the above methods could be usedonly whenthe multiplyi…